[發明專利]一種復合超濾膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110304044.3
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113198326B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 袁濤;朱明月;鄧洪波
• 申請（專利權）人: 山東格蘭克環保新材料有限公司;濟寧濾源特種分離應用技術研究院
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 劉彬

本發明公開了一種復合超濾膜材料及其制備工藝。該超濾膜材料由插層修飾后的α?磷酸鋯納米粉末和膜材料本體組成，本申請可同時實現超濾膜材料耐壓性能和抗菌性能，同時，本申請還可以顯著提高納米顆粒與聚合物結構的相容性提高膜材料規模化生產的穩定性，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種復合超濾膜材料及其制備方法。

背景技術

超濾膜技術在各類水處理中得到了廣泛的應用，例如在污水處理、中水回用、果蔬飲料濃縮等領域。以中空纖維超濾膜為例，已經成為目前市政污水核心技術膜生物反應器（MBR）的核心材料，其性能直接影響了工程的運行效果和裝備的使用壽命。經典的超濾膜材料大都是聚合物基材料，常用的超濾膜材料本體有聚偏氟乙烯材料、聚砜、聚醚砜、纖維素等。上述材料在使用過程中仍然面臨嚴重的問題，其一，膜材料表面生物污染，即微生物附著在膜材料表面并以材料本體為碳源形成菌落生長，最終造成膜材料不可逆的破壞。其二，聚合物本體材料在使用過程中的耐壓形變問題。由于超濾膜的運行是在一定壓力下實現的，尤其是作為納濾或者反滲透支撐體的超濾膜材料，其耐壓性能要求更高。

α-磷酸鋯是近年來快速發展起來的一種具有層狀結構的無機納米材料被廣泛用于抗菌研究。專利CN1938072A公開發明表明，磷酸鋯作為一種殺菌劑與纖維共混制備抗菌型纖維具有良好的效果。此外，α-磷酸鋯作為添加劑添加至高分子中可以顯著增強材料的機械強度，此類研究在專利報道中已經得到驗證。

然而在研究過程中僅僅將α-磷酸鋯加入到超濾膜制備液中，制備的超濾膜材料雖然也具有較好的殺菌抑菌效果，但當磷酸鋯顆粒濃度提高時與常用高分子膜原料共混時的相容性較差，因此在制膜過程中容易造成磷酸鋯在膜材料中分布不均，造成膜的過濾性能不穩定。

發明內容

本發明提供一種復合超濾膜材料及其制備方法，解決技術問題是1）傳統聚合物超濾膜抗菌性差的問題；2）磷酸鋯加入到超濾膜中相容性差，易造成膜結構不均勻，最終導致制膜穩定性差的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種復合超濾膜材料，由插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末和膜材料本體組成；

所述插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末中的修飾材料其化學通式為R4NX;

所述通式R4NX中R基可以相同，也可不同，通式中X是氟、氯、溴、碘、無機酸根和羧酸根中的一種或幾種。

所述通式R4NX是季銨鹽。

插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末按照以下步驟進行：

1）配置0.8～1.2g/L的季銨鹽水溶液；

2）將α-磷酸鋯納米粉末加入到步驟1）所配季銨鹽水溶液中，攪拌1～2 h，靜置12～24 h，經過濾、洗滌和干燥，即得插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末。其中，α-磷酸鋯納米粉末在所述季銨鹽水溶液的質量濃度為0.1-5%。

步驟2）中攪拌轉速是300～800 rap/min。

所述洗滌是采用丙酮洗滌；所述干燥干燥溫度是20～100℃。

一種復合超濾膜材料的制備方法，復合超濾膜材料按照以下步驟進行：

a）將插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末加入到鑄膜液中，在溫度為60℃條件下，攪拌12h，靜置脫泡，得初級鑄膜液；

b）初級鑄膜液經制膜后，即得復合超濾膜材料。

步驟a）所述鑄膜液是聚偏氟乙烯鑄膜液、聚砜鑄膜液、聚醚砜鑄膜液、聚丙烯腈鑄膜液、聚醚醚酮鑄膜液和纖維素鑄膜液中的一種或幾種；插層修飾后的α-磷酸鋯納米粉末和鑄膜液的質量比為0.05～20:80～99.95。